159核電池和溫差發電
黑科技從鋼鐵戰衣開始 作者：我是天界人 投票推薦 加入書簽 留言反饋
“王教授應該知道我們最近的航天計劃吧？”王司長說道：“我們計劃在6月份進行新一輪的航天活動，目前我們的火箭和核心艙已經順利的運到了酒泉發射中心。”
“在經過一段時間的訓練和磨合之後，根據專家的評估報告和建議，我們會擇機進行空間站關鍵技術驗證階段第四次飛行任務，也是空間站階段首次載人飛行任務。”
“不是吧，難道這一次我的工作和航空航天有關？”王峰有些驚訝的說道：“我是研究電化學材料的，和航空航天這個專業離得也太遠了，而且我也不是搞光電研究的，就算是想要幫到你們，怕是也力所不及呀！”
如果他是研究光電這塊兒的，好歹能幫忙一起設計一下供電用的的光伏發電設備，畢竟給航天器這種設備供電用的最多的就是光伏發電了，其他的發電方式，基本上都不合適。
總不能弄一個汽油發電或者柴油發電吧，先不說帶上去的成本有多高，在真空中，怎麽給這些設備降溫，就是一個巨大的難題。當然，噪音問題倒是解決了，因為真空根本不能傳遞聲音。
而航天器麵臨的最多的問題之一就是熱堆積的問題，一旦熱量開始在航天器表麵甚至內部堆積，那就意味著這一台航天器距離報廢不遠了，因為真空中幾乎沒有什麽介質能夠給它導熱，熱量隻能通過輻射的方式散發出去，效率非常低。
“不不不，這一次確實是和你的研究方向有關，否則的話，我們也不會過來打擾你。”王司長趕忙說道，同時取出了一疊資料：“昨天你不是接了一個溫差發電的研究項目嗎？我們來找你，就是和這個有關。”
《關於核心艙備用電源的設計問題》
《關於月球探測器電源選擇建議若幹》
《關於火星探測器電源選擇建議若幹》
“這個是什麽東西？”王峰看的是一臉霧水，有些看不懂對方了：“難道是希望我給它設計一款溫差發電機？”
“不是我打擊你們，請恕我直言：現在最好的光伏發電板的效率已經超過了30%，但是溫差發電的效率還在10%徘徊，甚至前幾天才剛剛突破到了16%，怎麽看都是光伏發電板的效率更高，也更加可靠吧？”
“王教授，你不要著急，雖然說太陽能發電板確實是目前衛星和太空倉供能的主要方式，但是並不意味著我們將來也一直會利用這種方式來供電，而且這種方式並不是適合所有太空項目的。”
王司長介紹道：“其實在很早以前，我們就考慮過利用溫差發電的原理，來利用放射性同位素電池來給衛星，太空艙，還有月球和火星探索裝置來供電，雖然效率確實不高就是了，但是我們並沒有放棄過這方麵的設想。”
利用太陽能發電的好處自然是非常多的，如果說太空中有什麽能源，是最便宜，最容易獲取的，那就要數取之不盡、用之不竭的太陽能了。
因此，絕大多數衛星目前都采用太陽能電池。而且考慮到使用時間和重量的標記效益，這種利用半導體材料的光電效應，可以工作幾年甚至幾十年的供能設備，自然就成為了航天器的首選。
早期的衛星由於把太陽能電池，貼在衛星星體的表麵，麵積較小，發電功率不高。現在數以萬計的太陽能，電池片貼在麵積很大的板上，整塊太陽能電池板安裝在衛星星體外麵，發電功率大大提高了。
更何況不止如此，現在開始廣泛采用砷化镓材料，不像早期用半導體矽做成的太陽能電池片，而且光電轉換效率高，能達到20%以上。
中大型衛星為了進一步增加太陽能電池片數量，多采用由數塊太陽能電池板連接而成的太陽翼。由於火箭裝不下太大，在發射時太陽翼處於折疊狀態，火箭與衛星分離後再展開。
不少後發射的衛星上的太陽翼采用了先進技術，為了使太陽翼總是朝向太陽，以獲取最大的電能：一是裝有帶著太陽翼轉動的驅動機構；二是用太陽敏感器控製驅動機構轉動太陽翼來捕獲太陽的方位，為衛星提供充足的能源，使太陽光盡可能垂直於太陽翼。
當然，還有非常重要的一點就是：我們國家在光伏設備上的研發是投入了巨資的，而且取得了不菲的成果，前些年歐美國家對我國的光伏產業征收重稅，就是因為我們相對於他們來說，已經形成了技術優勢，產能優勢和價格優勢。
“不過太陽能發電雖然好處很大，但是依然有很多的問題，這些問題在衛星上的表現還不是特別嚴重，但是在空間站和對月探索器，甚至火星探測器上，問題就很大了。”
“太陽能發電板由於隻是起到一個能量轉換器的作用，本身並不具備任何能量，這就意味著他對環境的要求是非常高的，在背陽麵是沒有辦法提供能量的，隻能依靠自帶的電池組。”
“首先，對於空間站來說，隻用一套供電係統，這是非常危險的，就算是通過蓄電池能夠分攤一些風險，但是蓄電池能夠提供的能量還是太少了，畢竟一旦出現問題的話，我們要組織人力物力進行救援的話，這個時間往往是以月來計量的，蓄電池可支持不了那麽長時間。”
“至於增加蓄電池的數量...理論上確實可以這樣做，但是那個成本將會是個天文數字，而且大量使用鋰電池的話，安全性也是個問題！”
“而對於月球探測器來說，由於月球表麵的環境是相對惡劣的，月球車如果背著一個大大的太陽翼，那麽它出問題的概率就會大大增加，而且還會造成行動上的不便。”
“第三個就是火星探索項目了，除了會遇到和月球探測器相似的問題之外，它還有一個非常嚴重的問題，那就是光照的不足，火星的光照強度隻有我們地球的40%，那就意味著如果用光伏發電設備的話，探測器需要攜帶的光伏發電板重量就會大大增加，這肯定是非常不劃算的。”
王司長一邊介紹自己遇到的問題，一邊看著王峰的反應。核能電池，或者說同位素電池，這並不是什麽新奇的東西。早在幾十年前美蘇展開太空爭霸的時候，就用過這個玩意兒，而且那個時候的溫差發電也遠不像現在這麽成熟，現在我們已經邁進了16%的大關，那個時候隻有4%而已。
而且有趣的是，當時老美用的鈈238也是從老毛子手裏買的，因為老毛子的鈈比他們自己生產的要便宜！
“在經過一段時間的訓練和磨合之後，根據專家的評估報告和建議，我們會擇機進行空間站關鍵技術驗證階段第四次飛行任務，也是空間站階段首次載人飛行任務。”
“不是吧，難道這一次我的工作和航空航天有關？”王峰有些驚訝的說道：“我是研究電化學材料的，和航空航天這個專業離得也太遠了，而且我也不是搞光電研究的，就算是想要幫到你們，怕是也力所不及呀！”
如果他是研究光電這塊兒的，好歹能幫忙一起設計一下供電用的的光伏發電設備，畢竟給航天器這種設備供電用的最多的就是光伏發電了，其他的發電方式，基本上都不合適。
總不能弄一個汽油發電或者柴油發電吧，先不說帶上去的成本有多高，在真空中，怎麽給這些設備降溫，就是一個巨大的難題。當然，噪音問題倒是解決了，因為真空根本不能傳遞聲音。
而航天器麵臨的最多的問題之一就是熱堆積的問題，一旦熱量開始在航天器表麵甚至內部堆積，那就意味著這一台航天器距離報廢不遠了，因為真空中幾乎沒有什麽介質能夠給它導熱，熱量隻能通過輻射的方式散發出去，效率非常低。
“不不不，這一次確實是和你的研究方向有關，否則的話，我們也不會過來打擾你。”王司長趕忙說道，同時取出了一疊資料：“昨天你不是接了一個溫差發電的研究項目嗎？我們來找你，就是和這個有關。”
《關於核心艙備用電源的設計問題》
《關於月球探測器電源選擇建議若幹》
《關於火星探測器電源選擇建議若幹》
“這個是什麽東西？”王峰看的是一臉霧水，有些看不懂對方了：“難道是希望我給它設計一款溫差發電機？”
“不是我打擊你們，請恕我直言：現在最好的光伏發電板的效率已經超過了30%，但是溫差發電的效率還在10%徘徊，甚至前幾天才剛剛突破到了16%，怎麽看都是光伏發電板的效率更高，也更加可靠吧？”
“王教授，你不要著急，雖然說太陽能發電板確實是目前衛星和太空倉供能的主要方式，但是並不意味著我們將來也一直會利用這種方式來供電，而且這種方式並不是適合所有太空項目的。”
王司長介紹道：“其實在很早以前，我們就考慮過利用溫差發電的原理，來利用放射性同位素電池來給衛星，太空艙，還有月球和火星探索裝置來供電，雖然效率確實不高就是了，但是我們並沒有放棄過這方麵的設想。”
利用太陽能發電的好處自然是非常多的，如果說太空中有什麽能源，是最便宜，最容易獲取的，那就要數取之不盡、用之不竭的太陽能了。
因此，絕大多數衛星目前都采用太陽能電池。而且考慮到使用時間和重量的標記效益，這種利用半導體材料的光電效應，可以工作幾年甚至幾十年的供能設備，自然就成為了航天器的首選。
早期的衛星由於把太陽能電池，貼在衛星星體的表麵，麵積較小，發電功率不高。現在數以萬計的太陽能，電池片貼在麵積很大的板上，整塊太陽能電池板安裝在衛星星體外麵，發電功率大大提高了。
更何況不止如此，現在開始廣泛采用砷化镓材料，不像早期用半導體矽做成的太陽能電池片，而且光電轉換效率高，能達到20%以上。
中大型衛星為了進一步增加太陽能電池片數量，多采用由數塊太陽能電池板連接而成的太陽翼。由於火箭裝不下太大，在發射時太陽翼處於折疊狀態，火箭與衛星分離後再展開。
不少後發射的衛星上的太陽翼采用了先進技術，為了使太陽翼總是朝向太陽，以獲取最大的電能：一是裝有帶著太陽翼轉動的驅動機構；二是用太陽敏感器控製驅動機構轉動太陽翼來捕獲太陽的方位，為衛星提供充足的能源，使太陽光盡可能垂直於太陽翼。
當然，還有非常重要的一點就是：我們國家在光伏設備上的研發是投入了巨資的，而且取得了不菲的成果，前些年歐美國家對我國的光伏產業征收重稅，就是因為我們相對於他們來說，已經形成了技術優勢，產能優勢和價格優勢。
“不過太陽能發電雖然好處很大，但是依然有很多的問題，這些問題在衛星上的表現還不是特別嚴重，但是在空間站和對月探索器，甚至火星探測器上，問題就很大了。”
“太陽能發電板由於隻是起到一個能量轉換器的作用，本身並不具備任何能量，這就意味著他對環境的要求是非常高的，在背陽麵是沒有辦法提供能量的，隻能依靠自帶的電池組。”
“首先，對於空間站來說，隻用一套供電係統，這是非常危險的，就算是通過蓄電池能夠分攤一些風險，但是蓄電池能夠提供的能量還是太少了，畢竟一旦出現問題的話，我們要組織人力物力進行救援的話，這個時間往往是以月來計量的，蓄電池可支持不了那麽長時間。”
“至於增加蓄電池的數量...理論上確實可以這樣做，但是那個成本將會是個天文數字，而且大量使用鋰電池的話，安全性也是個問題！”
“而對於月球探測器來說，由於月球表麵的環境是相對惡劣的，月球車如果背著一個大大的太陽翼，那麽它出問題的概率就會大大增加，而且還會造成行動上的不便。”
“第三個就是火星探索項目了，除了會遇到和月球探測器相似的問題之外，它還有一個非常嚴重的問題，那就是光照的不足，火星的光照強度隻有我們地球的40%，那就意味著如果用光伏發電設備的話，探測器需要攜帶的光伏發電板重量就會大大增加，這肯定是非常不劃算的。”
王司長一邊介紹自己遇到的問題，一邊看著王峰的反應。核能電池，或者說同位素電池，這並不是什麽新奇的東西。早在幾十年前美蘇展開太空爭霸的時候，就用過這個玩意兒，而且那個時候的溫差發電也遠不像現在這麽成熟，現在我們已經邁進了16%的大關，那個時候隻有4%而已。
而且有趣的是，當時老美用的鈈238也是從老毛子手裏買的，因為老毛子的鈈比他們自己生產的要便宜！